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第一章　概论 1

第一节　乙烯装置原料 8

一、乙烯原料来源和种类 8

二、中国原油性质 14

三、中东原油性质 15

四、油品性质与产品收率 22

五、世界乙烯原料发展趋势 32

六、乙烯原料的选择和优化 36

七、扩大乙烯原料来源 45

八、裂解原料脱砷脱汞 56

第二节　乙烯装置的典型流程 62

一、顺序分离流程 62

二、前脱乙烷流程 69

三、前脱丙烷流程 72

四、低投资分离流程 74

五、渐进分离流程 77

六、油吸收分离流程（ALCET） 81

七、六种分离流程的比较 82

第三节　最新建设的国内乙烯装置 88

一、上海赛科900kt/a乙烯装置 88

二、中国石化武汉800kt/a乙烯装置 93

三、中国石油新疆独山子1000kt/a乙烯装置 97

四、中国石油抚顺石化公司800kt/a乙烯装置 103

五、中国石油兰州石化公司460kt/a乙烯装置 109

六、辽宁华锦化工（集团）有限公司450kt/a乙烯装置 112

第四节　制取乙烯的不同方法 122

一、管式炉裂解制乙烯 122

二、甲醇制烯烃 124

三、催化裂解制乙烯 130

四、生物乙醇制乙烯技术 143

五、甲烷制乙烯 148

六、由合成气制乙烯 150

七、其他裂解技术 151

参考文献 159

第二章　裂解参数与裂解炉的工艺设计 161

第一节　评价裂解原料特性的主要指标 161

一、石油烃的化学组成 162

二、密度和相对密度 168

三、沸点、馏程及平均沸点 171

四、特性因数K 175

五、粘度 177

六、折射率 179

七、氢含量和碳氢比 180

八、平均分子量 183

九、关联指数BMCI 186

十、残炭值、沥青质和溴价 188

十一、硫化物 189

十二、其他杂质 192

第二节　裂解炉工艺设计常用的基本参数 192

一、裂解基本工艺参数 192

二、裂解深度参数 198

三、裂解炉的性能指标 202

四、裂解选择性指标 206

第三节　裂解反应模型 210

一、裂解反应动力学模型 210

二、裂解炉结焦模型及周期模拟 223

第四节　裂解炉辐射段炉膛传热模型 228

一、裂解炉辐射段炉膛传热模型的发展 228

二、常用的炉膛传热模型 230

第五节　裂解炉辐射段工艺设计 242

一、裂解炉辐射段技术的发展 243

二、裂解辐射段设计要点 249

三、辐射段工艺设计的主要内容 253

四、裂解炉辐射段的工艺计算 254

五、裂解炉工艺设计的计算程序和实例 264

第六节　裂解炉对流段的工艺设计 266

一、对流段的功能和结构发展 266

二、对流段工艺设计的基本原则 268

三、对流段工艺包设计主要内容 274

四、对流段的工艺计算 274

五、对流段工艺设计的计算实例 288

第七节　裂解气急冷锅炉的工艺设计 289

一、概述 289

二、裂解气急冷锅炉的工艺特点 290

三、裂解气急冷锅炉的工艺计算 292

参考文献 294

第三章　裂解和急冷 296

第一节　各种炉型的裂解炉 297

一、概述 297

二、CBL裂解炉 304

三、SRT型裂解炉 306

四、USC型裂解炉 329

五、KTI GK裂解炉 343

六、毫秒裂解炉 353

七、Pyrocrack型裂解炉 355

八、HSLR型裂解炉 360

九、新型炉的发展 362

第二节　共裂解 364

一、乙烷／丙烷共裂解 364

二、乙烷／丙烯共裂解 365

三、石脑油／乙烷共裂解 365

第三节　裂解炉结焦和结焦抑制剂 367

一、烃类热裂解结焦机理研究 367

二、急冷锅炉、对流段结焦 368

三、辐射段结焦 369

四、结焦抑制剂 375

第四节　裂解气急冷 378

一、概述 378

二、裂解气急冷锅炉的结构型式和参数 381

三、裂解炉和急冷锅炉的清焦 396

四、急冷油和急冷水热量回收 398

五、稀释蒸汽产生系统 401

六、汽油分馏塔内重油聚合的形成与控制 407

七、常用汽油分馏塔内焦粉脱除办法 410

八、减粘塔 411

第五节　裂解炉与燃气轮机联合 412

一、概况 412

二、流程概述 413

三、燃气轮机简单循环系统 413

四、裂解炉和燃气轮机匹配的经济效益 415

第六节　乙烯装置与热电联产组合 418

一、概述 418

二、热力学性能评价 418

三、几种热电联产发电工艺路线 419

四、裂解炉与热电联产组合 423

第七节　燃烧器及低NOx燃烧器 426

一、概述 426

二、燃料的燃烧 427

三、燃烧器类型及特点 430

四、低NOx燃烧器及其运用 432

五、计算流体动力学（CFD）模拟 437

六、燃烧器试验 438

七、燃烧器操作维护 441

八、燃烧器故障排除 442

第八节　裂解炉热性能测试 444

一、裂解炉热性能测试的目的 444

二、裂解炉热性能测试的内容 444

三、裂解炉的热性能测试 444

参考文献 452

第四章　压缩系统 454

第一节　概述 454

一、裂解气压缩 454

二、脱除酸性气体 456

三、干燥 457

四、丙烯制冷 457

五、乙烯制冷 458

第二节　压缩机的热力计算 459

一、几种压缩过程 459

二、压缩机的排气温度、功率和中间冷却 464

三、真实气体压缩 470

四、压缩功及温升的电子计算机计算 473

五、压缩制冷 476

第三节　典型压缩工艺流程 479

一、五段压缩工艺流程 480

二、四段压缩工艺流程 483

三、压缩工艺参数 487

四、凝液汽提塔工艺参数及模拟计算 489

五、压缩机干气密封系统 490

第四节　酸性气体的脱除和裂解气干燥 498

一、酸性气体杂质的来源和危害 498

二、碱洗法 499

三、长尾曹达法 505

四、乙醇胺类脱除硫化氢与二氧化碳 508

五、黄油抑制 520

六、裂解气干燥 523

第五节　制冷系统 530

一、混合冷剂制冷循环 531

二、过冷冷剂节流 534

三、热泵流程 538

四、丙烯和乙烯制冷系统 543

五、甲烷制冷系统 548

六、复叠制冷 551

七、多元制冷 552

八、冷剂的过冷与过热问题 555

九、制冷压缩机出口冷剂收集罐的设置与控制 567

参考文献 572

第五章　分离系统 573

第一节　蒸馏塔计算 573

一、蒸馏塔的简化计算方法 573

二、蒸馏塔的电子计算机计算 582

三、烃类系统的气-液相平衡及其应用 586

第二节　脱甲烷塔系统 600

一、概述 600

二、高压法脱甲烷 604

三、低压法脱甲烷 611

四、中压法脱甲烷 614

五、脱甲烷塔前的预分馏塔 616

六、脱甲烷塔顶采用膨胀机 616

七、甲烷制冷压缩机系统 617

八、脱甲烷塔由浮阀塔改造成填料塔 618

九、脱甲烷塔的模拟计算 620

第三节　脱乙烷和脱丙烷系统 621

一、脱乙烯塔及其模拟计算 621

二、脱丙烷塔及其模拟计算 628

三、多孔表面管换热器 633

第四节　乙炔、丙炔和丙二烯的脱除 634

一、概述 634

二、乙炔、丙炔前加氢 636

三、乙炔后加氢 644

四、丙炔和丙二烯后加氢 652

五、丙炔和丙二烯的精馏脱除 659

六、催化精馏加氢技术 659

七、溶剂吸收法脱除乙炔（DMF法） 662

八、绿油脱除 664

九、乙烯干燥 665

第五节　甲烷化反应及氢气纯化 666

一、甲烷化反应 667

二、用变压吸附纯化氢气 670

第六节　乙烯和丙烯精馏 674

一、相对挥发度 674

二、乙烯精馏 676

三、丙烯精馏 680

第七节　分凝分馏塔技术 684

一、ARS工艺与HIRS系统 684

二、分凝分馏塔及其分离流程 688

三、ARS、HIRS与分凝分馏塔的比较 692

参考文献 693

第六章　火炬系统 695

第一节　概述 695

一、作用 695

二、火炬分类 695

三、火炬组成 696

四、火炬形式的选择 698

五、设计范围 698

六、设计基本原则 698

第二节　乙烯装置内的排放系统 699

一、排放系统的组成 699

二、设计依据及基础数据 700

三、排放系统的设计 701

四、湿火炬罐、干火炬罐和液体蒸发器 704

第三节　火炬装置的流程及总图布置 705

一、火炬装置的典型流程 705

二、火炬头火焰的燃烧特性 707

三、高架火炬高度和火炬周围安全界限的确定 710

四、火炬的总图布置 719

第四节　火炬装置的主要设备 720

一、火炬头 720

二、火炬筒体 726

三、分液罐 731

四、水封罐 734

五、点火设施 737

六、泵 739

第五节　火炬系统的自动控制和安全防护 739

一、火炬系统的自动控制 739

二、安全防护 741

第六节　地面火炬 743

一、地面火炬发展和类型 743

二、地面火炬工艺设计特点 744

三、火炬头 745

四、地面火炬系统控制 745

五、地面火炬系统流程 746

六、地面火炬设计需要考虑的问题 748

第七节　火炬气回收 749

一、概述 749

二、火炬气回收工艺技术 750

三、火炬气回收装置的组成和布置 750

四、工艺流程说明 751

五、安全和环境保护 752

第七章　自动控制 754

第一节　自动控制系统在乙烯装置中的应用 754

一、集散型控制系统在乙烯装置中的应用 754

二、现场总线控制系统在乙烯装置中的应用 756

第二节　裂解炉自动控制 760

一、裂解反应的干扰因素分析 760

二、裂解炉操作自动化 761

三、裂解炉温度与负荷先进控制 762

四、裂解炉紧急降负荷控制 763

五、裂解炉裂解深度和选择性控制 765

六、裂解炉在线清焦顺序控制 766

七、裂解炉控制实例 770

第三节　压缩机自动控制方案 771

一、压缩机防喘振控制原理 771

二、裂解气压缩机控制 773

三、丙烯制冷压缩机控制 774

四、二元制冷压缩机控制 776

五、压缩机控制实例 777

第四节　分馏塔自动控制方案 782

一、急冷油塔控制 782

二、急冷水塔控制 783

三、脱甲烷塔控制 783

四、乙烯精馏塔控制 784

第五节　反应器自动控制方案 788

一、碳二加氢反应器控制 788

二、碳三加氢反应器控制 788

三、乙炔加氢反应器控制实例 789

第六节　干燥器顺序控制方案 791

一、裂解气干燥器顺序控制 791

二、第二裂解气干燥器顺序控制 794

三、氢气干燥器顺序控制 795

第七节　乙烯装置先进控制与在线优化 796

一、先进控制与优化的基本原理 796

二、乙烯装置先进控制与优化策略设计 801

三、乙烯装置先进控制与优化实例 803

参考文献 807

第八章　乙烯装置的节能减排措施 808

第一节　装置能耗计算 808

一、能耗计算范围 808

二、能耗计算方法一 808

三、能耗计算方法二 812

第二节　提高裂解炉热效率 814

一、降低对流段末端物料入口温度 814

二、改进对流段设计，提高热强度 816

三、降低过剩空气率 817

四、预热燃烧空气和燃料气 817

五、加强绝热保温降低炉体热损失 817

六、对流段吹灰和化学清洗除灰 818

七、辐射段强化传热 823

八、裂解炉热效率计算 827

第三节　急冷系统节能措施 836

一、急冷油系统 836

二、急冷油塔增加中间回流 839

三、油洗塔塔釜温度和粘度控制 843

四、急冷水乳化的形成与控制 846

五、急冷油和急冷水热量回收的优化 847

第四节　裂解气压缩系统的节能措施 849

一、增加凝液分离罐和液相干燥器 849

二、压缩机五段凝液二次闪蒸 851

三、选择最佳吸入压力 852

四、降低裂解气压缩机段间冷却压力降 852

五、压缩机段间喷水 853

六、汽轮机采用两个转子和提高真空度 858

七、压缩段数的合理选择 858

八、降低压缩机出口温度 859

九、采用高效压缩机 859

十、采用低阻力降换热器 860

十一、改进干燥系统 861

十二、碱洗塔采用填料塔 861

十三、凝液直接去脱甲烷塔 861

第五节　分离系统节能流程组合 861

一、概述 861

二、不同分离顺序流程组合 862

三、相同分离顺序流程组合 863

四、渐进分离流程组合 864

五、脱甲烷和深冷系统 865

六、脱乙烷和乙烯精馏系统 870

七、脱丙烷系统 872

八、丙烯精馏流程组合 877

第六节　精馏塔的节能 878

一、回流比最佳化 879

二、采用中间再沸器和中间冷凝器 879

三、多股进料和侧线出料 883

四、进料状态 884

五、热分离器 885

第七节　凝液回收和再利用 886

一、概述 886

二、凝液种类及凝液处理的重要性 886

三、凝液处理工艺 887

四、经济效益估算 887

五、混床、活性炭再生 888

第八节　电伴热应用 888

一、电伴热的发展、原理及类型 889

二、电伴热的选择和安装要求 890

三、使用电伴热注意事项 892

四、电伴热与蒸汽伴热对比 892

第九节　保温与保冷 892

一、保温与保冷材料 893

二、保温与保冷设计 895

三、保温与保冷施工主要技术要求 901

四、保温和保冷的节能 902

第十节　节能减排技术改造实例 904

一、裂解炉区 904

二、急冷区 904

三、压缩区 905

四、冷区 905

五、热区 906

六、制冷系统 907

参考文献 907

第九章　乙烯原料与产品的储存和运输 909

第一节　大容量石脑油的储运 909

一、石脑油储罐的现状 909

二、石脑油的性质 909

三、油品储罐的类型和规格 910

四、大容积储罐的设计和建设 912

五、大容积储罐的管理、操作与维修 917

第二节　液化石油气LPG的储运 918

一、概述 918

二、液化石油气LPG性质和特点 918

三、液化石油气LPG储运工程的设计 921

四、液化石油气LPG球罐施工建设 924

五、液化石油气LPG储运系统安全管理 925

六、工业化应用实例 927

第三节　乙烯、丙烯的储存 927

一、加压法储存 928

二、低温法储存 935

三、地下盐洞储存 944

四、安全操作 944

第四节　乙烯和丙烯的运输 947

一、管线输送 947

二、槽车运输 948

三、船舶运输 949

参考文献 950

第十章　公用工程 952

第一节　水系统及水平衡 952

一、原水系统 952

二、生活给水系统 952

三、生产给水系统 952

四、冷却水系统 952

五、工艺用水系统 954

六、消防水系统 955

七、锅炉给水系统 955

八、排污水 956

九、回用水系统 957

十、水平衡 958

第二节　电气 960

一、概述 960

二、电源和供配电系统 960

三、爆炸和火灾危险环境 961

四、变电所 962

五、继电保护及自动装置配置原则 964

六、供配电线路 964

七、配电 965

八、照明 965

九、防雷、接地 966

第三节　蒸汽平衡 966

一、概述 966

二、蒸汽系统的确定 967

三、蒸汽平衡计算和蒸汽系统优化 968

第四节　燃料平衡 968

一、燃料消耗 968

二、燃料平衡 972

第十一章　顺序流程乙烯装置的开停车和运行 974

第一节　装置开车前准备 974

一、开车前应具备的条件 974

二、一般开车步骤 974

三、开车前准备工作 975

第二节　裂解炉开车 978

一、裂解炉蒸汽开车 978

二、裂解炉投油 979

三、乙烷炉开车 980

第三节　急冷系统开车 980

一、急冷水循环和加热 980

二、急冷油的接收、循环和加热 981

三、稀释蒸汽发生系统的开车 982

四、裂解炉与急冷系统的连接和运转 982

第四节　压缩系统开车 983

一、压缩系统开车前应具备的条件 983

二、压缩机开车的准备 984

三、制冷压缩机开车过程中的注意事项 984

四、压缩系统开车 984

第五节　分离系统的开车 989

一、开车应具备的条件 989

二、开车准备工作 989

三、开车步骤 990

第六节　无乙烯开车 992

一、冷箱系统通丙烯冷剂冷却 992

二、脱甲烷塔汽提操作 993

三、乙烯冷剂系统开车并将C2冷剂送往各有关用户 993

四、乙炔加氢系统开车 993

五、乙烯精馏开车生产合格乙烯 993

第七节　装置的正常停车 993

一、一般正常停车步骤 993

二、装置停车 994

第八节　乙烯装置的开停车优化 999

一、缩短开车时间，减少开车物料损失 1000

二、加强系统物料回收，降低停车物料损失 1000

第九节　乙烯装置紧急停车 1001

一、停车处理原则 1001

二、乙烯装置紧急停车处理 1002

第十节　乙烯装置的安、稳、长运转 1002

一、做好公用工程系统的稳定运行 1003

二、强化设备管理工作 1004

三、做好关键部位的防堵、防垢工作 1004

四、采用新技术、新工艺，延长设备运行周期 1005

五、加强生产过程中有害微量元素的检测 1007

六、原料优化和稳定操作 1007

七、采用风险检验技术确定乙烯装置运行周期 1008

参考文献 1008

第十二章　前脱碳三前加氢操作流程的开停车和运行 1009

第一节　装置的开车及正常操作 1009

一、开车前必备的条件 1009

二、开车程序总述 1009

三、开车前的物料填充 1012

四、裂解炉 1013

五、急冷系统 1017

六、裂解气压缩机系统 1020

七、压缩机一般操作指南 1025

八、丙烯制冷系统 1026

九、乙烯制冷系统 1028

十、乙烯精馏和热泵系统 1029

十一、分离系统 1032

第二节　装置的正常停车 1037

一、正常停车总述 1037

二、裂解炉 1038

三、急冷系统 1039

四、裂解气压缩机系统 1039

五、分离系统 1040

第三节　装置的紧急停车 1040

一、电力故障 1040

二、冷却水故障 1041

三、仪表风故障 1042

四、蒸汽故障 1042

五、不可控的泄漏 1042

六、不可控的火灾 1043

第四节　典型事故案例分析 1043

一、裂解炉 1043

二、急冷系统 1051

三、压缩系统 1059

四、分离系统 1064

五、制冷系统 1068

第十三章　装置安全、健康与环境（HSE） 1072

第一节　概述 1072

一、基本概念与定义 1072

二、危险化学品数据 1072

三、安全设施 1073

第二节　乙烯装置安全与健康设计 1074

一、安全设计基本原则 1074

二、装置安全危险性分析 1075

三、装置职业病危害分析 1076

四、装置主要安全设施 1077

第三节　污水处理 1079

一、废水污染源 1080

二、废水预处理 1081

三、废水排放标准 1083

第四节　废碱液处理 1084

一、废碱液的排放量和组成 1084

二、废碱液的预处理方法及其工艺 1085

三、处理后的废水排放标准 1090

第五节　废固处理 1091

一、固废的来源和分类 1091

二、固废处理法规标准和处理原则 1092

三、固废处理方法 1092

四、固废处理的工业化实例 1097

第六节　废气处理 1097

一、废气污染源 1099

二、废气防治及排放标准 1099

参考文献 1101

第十四章　化学品 1102

第一节　乙烯装置用化学添加剂种类及作用 1102

一、结焦抑制剂 1102

二、急冷油减粘剂 1103

三、黄油抑制剂 1103

四、阻聚剂 1104

五、消泡剂 1105

六、其他化学品 1106

第二节　循环水处理用化学添加剂种类及作用 1107

一、阻垢分散剂 1107

二、缓蚀剂 1107

三、杀菌剂 1107

四、复合水处理剂 1107

五、硫酸（H2SO4） 1108

第三节　锅炉给水用化学添加剂种类及作用 1108

一、化学除氧剂 1109

二、磷酸盐 1109

三、给水系统缓蚀剂 1110

参考文献 1111

第十五章　乙烯装置的分析化验 1112

第一节　概况 1112

一、分析化学现状 1112

二、标准规范 1112

三、分析过程 1113

四、分析方法 1113

五、分析室设计理念 1113

六、分析室运行管理 1114

七、分析室信息管理LIMS系统 1114

第二节　分析取样和控制指标 1114

一、分析取样要求 1114

二、分析取样工艺流程 1117

三、分析取样管道工程 1117

四、分析控制指标 1120

五、石脑油分析指标 1136

第三节　乙烯装置分析实例 1138

一、石脑油PONA值分析法 1138

二、石脑油PONA值计算法 1139

三、石脑油馏程蒸馏测定法 1141

四、石脑油总硫含量电量测定法 1142

五、南疆库西石脑油的分析实例 1144

六、液化石油气气相色谱测定法 1145

七、裂解气气相色谱分析法 1146

八、裂解气全组分分析法 1149

九、裂解气在线色谱分析法 1152

十、裂解气在线工业质谱分析法 1154

十一、Py-GAS3000型裂解气取样器 1156

十二、丙烯色谱分析的进样系统改进 1159

第四节　分析室运行管理 1160

一、水桶理论 1160

二、健康和安全以及环境 1161

三、绿色分析化验室 1162

第五节　分析室信息管理系统 1164

一、分析室LIMS现状 1164

二、分析室LIMS设计 1165

三、分析室LIMS实现 1166

四、LIMS在上海赛科乙烯装置中的应用 1166

五、LIMS在上海石化乙烯装置中的应用 1169

六、分析室LIMS发展趋势 1170

参考文献 1172

附录　单位换算表 1173